本發(fā)明涉一種基于液態(tài)氣體驅(qū)動(dòng)的蒸汽機(jī)車系統(tǒng)及其使用方法，屬火車動(dòng)力系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

目前雖然內(nèi)燃機(jī)技術(shù)、電動(dòng)機(jī)技術(shù)等相關(guān)技術(shù)的進(jìn)步，傳統(tǒng)的基于蒸汽動(dòng)力的機(jī)車被完全取代，失去了使用的價(jià)值，再加上傳統(tǒng)的蒸汽機(jī)車在運(yùn)行時(shí)，一方面需要燃燒大量的煤炭作為燃料，因此導(dǎo)致其自身結(jié)構(gòu)體積較大，運(yùn)行時(shí)對(duì)環(huán)境污染性高，操作及維護(hù)復(fù)雜且工作量大，勞動(dòng)強(qiáng)度高，且動(dòng)力輸出功率相對(duì)較小，能源利用率不足，因此也加速了傳統(tǒng)蒸汽機(jī)車的淘汰，但在實(shí)際的工作中，當(dāng)前在諸如旅游等領(lǐng)域中，傳統(tǒng)的蒸汽機(jī)車往往有著較大的利用價(jià)值，且正在得到市場(chǎng)的認(rèn)可，但傳統(tǒng)的蒸汽機(jī)車所存在的運(yùn)行時(shí)對(duì)環(huán)境污染性高，操作及維護(hù)復(fù)雜且工作量大，勞動(dòng)強(qiáng)度高的缺陷依然極大的限制了傳統(tǒng)蒸汽機(jī)車在旅游等行業(yè)中的應(yīng)用，因此針對(duì)這一現(xiàn)狀，需要開(kāi)發(fā)一種全新的蒸汽機(jī)車動(dòng)力系統(tǒng)，以滿足實(shí)際使用的需要。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)上存在的不足，本發(fā)明提供一種基于液態(tài)氣體驅(qū)動(dòng)的蒸汽機(jī)車系統(tǒng)及其使用方法。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明是通過(guò)如下的技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)：

一種基于液態(tài)氣體驅(qū)動(dòng)的蒸汽機(jī)車系統(tǒng)，包括蒸汽機(jī)車本體，蒸汽機(jī)車本體上另設(shè)液態(tài)氣體驅(qū)動(dòng)裝置，液態(tài)氣體驅(qū)動(dòng)裝置包括液態(tài)氣體儲(chǔ)罐、氣動(dòng)風(fēng)機(jī)、氣化器、低溫泵、總節(jié)流閥、調(diào)壓閥、供液管、總氣管、風(fēng)機(jī)進(jìn)氣管、風(fēng)機(jī)回氣管及主氣管，液態(tài)氣體儲(chǔ)罐至少一個(gè)，嵌于蒸汽機(jī)車本體的煤槽內(nèi)且各液態(tài)氣體儲(chǔ)罐相互并聯(lián)，液態(tài)氣體儲(chǔ)罐通過(guò)至少兩條供液管與氣化器連通，各供液管間相互并聯(lián)，且其中至少一條供液管上設(shè)低溫泵，氣化器至少一個(gè)，安裝在蒸汽機(jī)車本體的煤槽內(nèi)且各氣化器間相互并聯(lián)，氣化器位置處另設(shè)氣動(dòng)風(fēng)機(jī)，每個(gè)氣化器均設(shè)至少一個(gè)氣動(dòng)風(fēng)機(jī)，氣化器通過(guò)總氣管與主氣管相互連通，且總氣管與主氣管之間通過(guò)總節(jié)流閥相互連通，氣動(dòng)風(fēng)機(jī)通過(guò)風(fēng)機(jī)進(jìn)氣管與總氣管連通，氣動(dòng)風(fēng)機(jī)通過(guò)風(fēng)機(jī)回氣管與主氣管相互連通，風(fēng)機(jī)進(jìn)氣管與總氣管間通過(guò)調(diào)壓閥連接，風(fēng)機(jī)回氣管與主氣管間通過(guò)調(diào)壓閥連接，主氣管另通過(guò)調(diào)壓閥分別與蒸汽機(jī)車本體的鍋爐、蒸汽機(jī)車本體的進(jìn)氣道和蒸汽機(jī)車本體的總風(fēng)缸相互連通，蒸汽機(jī)車本體的進(jìn)氣道通過(guò)調(diào)壓閥分別與蒸汽機(jī)車本體的鍋爐和蒸汽機(jī)車本體的鞲鞴相互連通，蒸汽機(jī)車本體的鞲鞴另與蒸汽機(jī)車本體的主動(dòng)輪相互連接。

進(jìn)一步的，所述的液態(tài)氣體儲(chǔ)罐包括承載內(nèi)膽、防護(hù)殼、保溫層、液位計(jì)、溫度傳感器、制冷裝置及增壓泵，所述的防護(hù)殼包覆在承載內(nèi)膽外并與承載內(nèi)膽同軸分布，所述的防護(hù)殼與承載內(nèi)膽間設(shè)寬度為3—10厘米的隔離間隙，防護(hù)殼與承載內(nèi)膽間通過(guò)若干彈性伸縮桿相互連接，且彈性伸縮桿環(huán)繞承載內(nèi)膽軸線均布，所述的保溫層嵌于隔離間隙內(nèi)，并分別與承載內(nèi)膽、防護(hù)殼相互連接，所述的液位計(jì)、溫度傳感器、制冷裝置及增壓泵均安裝在防護(hù)殼外表面上并與承載內(nèi)膽相互連通。

進(jìn)一步的，所述的蒸汽機(jī)車本體的煤槽內(nèi)表面內(nèi)設(shè)彈性緩沖墊，并通過(guò)彈性緩沖墊分別與液態(tài)氣體儲(chǔ)罐、氣動(dòng)風(fēng)機(jī)、氣化器相互連接。

進(jìn)一步的，所述的彈性緩沖墊包括金屬連接板、彈性橡膠承載基材及緩沖腔，所述金屬連接板嵌于彈性橡膠承載基材下表面內(nèi)并與蒸汽機(jī)車本體的煤槽內(nèi)表面連接，所述的彈性橡膠承載基材外表面與緩沖腔相互連通，所述的緩沖腔為密閉腔體結(jié)構(gòu)，其內(nèi)部設(shè)流體介質(zhì)。

進(jìn)一步的，所述的緩沖腔內(nèi)均布若干彈性隔板，并通過(guò)彈性隔板將緩沖腔分割為若干腔體，所述的彈性隔板與緩沖腔為一體式結(jié)構(gòu)。

進(jìn)一步的，所述的彈性橡膠承載基材內(nèi)另均布若干形變腔，所述的形變腔若干，且其截面為正六邊形結(jié)構(gòu)及橢圓形結(jié)構(gòu)中的任意一種。

進(jìn)一步的，所述的液態(tài)氣體儲(chǔ)罐、氣動(dòng)風(fēng)機(jī)、氣化器另可安裝在蒸汽機(jī)車本體的鍋爐內(nèi)部。

一種基于液態(tài)氣體驅(qū)動(dòng)的蒸汽機(jī)車系統(tǒng)的使用方法，包括如下步驟：

第一步，維護(hù)改造蒸汽機(jī)車，根據(jù)蒸汽機(jī)車的車況，對(duì)蒸汽機(jī)車的氣路系統(tǒng)進(jìn)行清潔維護(hù)，同時(shí)將蒸汽機(jī)車上的燃料煤及用于產(chǎn)生蒸汽的水全部清理干凈，然后根據(jù)使用需要，分別將液態(tài)氣體儲(chǔ)罐、氣動(dòng)風(fēng)機(jī)、氣化器、低溫泵、供液管、總氣管、風(fēng)機(jī)進(jìn)氣管、風(fēng)機(jī)回氣管及主氣管安裝到蒸汽機(jī)車的指定位置，并與蒸汽機(jī)車的氣路系統(tǒng)根據(jù)工藝進(jìn)行連接，且主氣管在連接時(shí)，構(gòu)成主氣管與蒸汽機(jī)車鍋爐連接，然后由鍋爐通過(guò)蒸汽機(jī)車進(jìn)氣道與蒸汽機(jī)車鞲鞴連接，最后通過(guò)蒸汽機(jī)車鞲鞴驅(qū)動(dòng)蒸汽機(jī)車主動(dòng)輪運(yùn)行的第一驅(qū)動(dòng)氣路；同時(shí)構(gòu)成主氣管直接與蒸汽機(jī)車進(jìn)氣道連接，然后通過(guò)蒸汽機(jī)車進(jìn)氣道與蒸汽機(jī)車鞲鞴連接，最后通過(guò)蒸汽機(jī)車鞲鞴驅(qū)動(dòng)蒸汽機(jī)車主動(dòng)輪運(yùn)行的第二驅(qū)動(dòng)氣路，且第一驅(qū)動(dòng)氣路與第二驅(qū)動(dòng)氣路相互并聯(lián)，

第二步，車輛驅(qū)動(dòng)，在完成第一步作業(yè)后即可利用液態(tài)氣體儲(chǔ)罐內(nèi)的氣體介質(zhì)對(duì)蒸汽機(jī)車進(jìn)行驅(qū)動(dòng)運(yùn)行，在進(jìn)行驅(qū)動(dòng)運(yùn)行時(shí)，首先將液態(tài)氣體儲(chǔ)罐內(nèi)的液態(tài)氣體通過(guò)供液管輸送到氣化器內(nèi)進(jìn)行氣化膨脹并形成高壓氣體，完成氣化膨脹后的高壓氣體一方面通過(guò)總氣管輸送到主氣管中，另一方面通過(guò)風(fēng)機(jī)進(jìn)氣管輸送到氣動(dòng)風(fēng)機(jī)處，在驅(qū)動(dòng)氣動(dòng)風(fēng)機(jī)運(yùn)行提高氣化器工作效率后，在通過(guò)風(fēng)機(jī)回風(fēng)管輸送到主氣管中，最后主氣管中的高壓氣體一部分輸送的蒸汽機(jī)車的總風(fēng)缸內(nèi)，作為蒸汽機(jī)車輔助系統(tǒng)動(dòng)力，另一部分根據(jù)使用需要，通過(guò)第一步中構(gòu)建的第一驅(qū)動(dòng)氣路與第二驅(qū)動(dòng)氣路中的任意一條驅(qū)動(dòng)蒸汽機(jī)車主動(dòng)輪運(yùn)行即可。

進(jìn)一步的，所述的第一步中，在液態(tài)氣體儲(chǔ)罐內(nèi)液態(tài)氣體輸送到氣化器時(shí)，根據(jù)液態(tài)氣體輸送壓力可通過(guò)低溫泵對(duì)輸送到氣化器位置的液態(tài)氣體儲(chǔ)罐內(nèi)液態(tài)氣體壓力進(jìn)行調(diào)整。

本發(fā)明采用低溫液態(tài)物質(zhì)代替水作為工作介質(zhì)，利用環(huán)境空氣的熱量使得低溫工質(zhì)氣化膨脹，膨脹的高壓氣體通入蒸汽機(jī)鍋爐，從而模仿替代蒸汽工作的方式，推動(dòng)蒸汽機(jī)工作，實(shí)現(xiàn)蒸汽機(jī)車不用燃煤，零排放工作。

附圖說(shuō)明

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明；

圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明氣路結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明使用方法流程圖。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合具體實(shí)施方式，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。

如圖1和2所述的一種基于液態(tài)氣體驅(qū)動(dòng)的蒸汽機(jī)車系統(tǒng)，包括蒸汽機(jī)車本體1，蒸汽機(jī)車本體1上另設(shè)液態(tài)氣體驅(qū)動(dòng)裝置，液態(tài)氣體驅(qū)動(dòng)裝置包括液態(tài)氣體儲(chǔ)罐2、氣動(dòng)風(fēng)機(jī)3、氣化器4、低溫泵5、總節(jié)流閥6、調(diào)壓閥7、供液管8、總氣管9、風(fēng)機(jī)進(jìn)氣管10、風(fēng)機(jī)回氣管11及主氣管12，液態(tài)氣體儲(chǔ)罐2至少一個(gè)，嵌于蒸汽機(jī)車本體1的煤槽101內(nèi)且各液態(tài)氣體儲(chǔ)罐2相互并聯(lián)，液態(tài)氣體儲(chǔ)罐2通過(guò)至少兩條供液管8與氣化器4連通，各供液管8間相互并聯(lián)，且其中至少一條供液管8上設(shè)低溫泵5，氣化器4至少一個(gè)，安裝在蒸汽機(jī)車本體1的煤槽101內(nèi)且各氣化器4間相互并聯(lián)，氣化器4位置處另設(shè)氣動(dòng)風(fēng)機(jī)3，每個(gè)氣化器4均設(shè)至少一個(gè)氣動(dòng)風(fēng)機(jī)3，氣化器4通過(guò)總氣管9與主氣管12相互連通，且總氣管9與主氣管12之間通過(guò)總節(jié)流閥6相互連通，氣動(dòng)風(fēng)機(jī)3通過(guò)風(fēng)機(jī)進(jìn)氣管10與總氣管9連通，氣動(dòng)風(fēng)機(jī)3通過(guò)風(fēng)機(jī)回氣管11與主氣管12相互連通，風(fēng)機(jī)進(jìn)氣管10與總氣管9間通過(guò)調(diào)壓閥7連接，風(fēng)機(jī)回氣管11與主氣管12間通過(guò)調(diào)壓閥12連接，主氣管12另通過(guò)調(diào)壓閥7分別與蒸汽機(jī)車本體1的鍋爐102、蒸汽機(jī)車本體1的進(jìn)氣道103和蒸汽機(jī)車本體1的總風(fēng)缸104相互連通，蒸汽機(jī)車本體1的進(jìn)氣道103通過(guò)調(diào)壓閥7分別與蒸汽機(jī)車本體1的鍋爐102和蒸汽機(jī)車本體1的鞲鞴105相互連通，蒸汽機(jī)車本體1的鞲鞴105另與蒸汽機(jī)車本體1的主動(dòng)輪106相互連接。

本實(shí)施例中，所述的液態(tài)氣體儲(chǔ)罐2包括承載內(nèi)膽21、防護(hù)殼22、保溫層23、液位計(jì)24、溫度傳感器25、制冷裝置26及增壓泵27，所述的防護(hù)殼22包覆在承載內(nèi)膽21外并與承載內(nèi)膽21同軸分布，所述的防護(hù)殼22與承載內(nèi)膽21間設(shè)寬度為3—10厘米的隔離間隙28，防護(hù)殼22與承載內(nèi)膽21間通過(guò)若干彈性伸縮桿29相互連接，且彈性伸縮桿29環(huán)繞承載內(nèi)膽21軸線均布，所述的保溫層23嵌于隔離間隙28內(nèi)，并分別與承載內(nèi)膽21、防護(hù)殼22相互連接，所述的液位計(jì)24、溫度傳感器25、制冷裝置26及增壓泵27均安裝在防護(hù)殼22外表面上并與承載內(nèi)膽21相互連通。

本實(shí)施例中，所述的蒸汽機(jī)車本體的煤槽101內(nèi)表面內(nèi)設(shè)彈性緩沖墊13，并通過(guò)彈性緩沖墊13分別與液態(tài)氣體儲(chǔ)罐2、氣動(dòng)風(fēng)機(jī)3、氣化器4相互連接。

本實(shí)施例中，所述的彈性緩沖墊13包括金屬連接板131、彈性橡膠承載基材132及緩沖腔133，所述金屬連接板131嵌于彈性橡膠承載基材132下表面內(nèi)并與蒸汽機(jī)車本體的煤槽101內(nèi)表面連接，所述的彈性橡膠承載基材132外表面與緩沖腔133相互連通，所述的緩沖腔133為密閉腔體結(jié)構(gòu)，其內(nèi)部設(shè)流體介質(zhì)134。

本實(shí)施例中，所述的緩沖腔133內(nèi)均布若干彈性隔板135，并通過(guò)彈性隔板135將緩沖腔133分割為若干腔體，所述的彈性隔板135與緩沖腔133為一體式結(jié)構(gòu)。

本實(shí)施例中，所述的彈性橡膠承載基材132內(nèi)另均布若干形變腔136，所述的形變腔136若干，且其截面為正六邊形結(jié)構(gòu)及橢圓形結(jié)構(gòu)中的任意一種。

本實(shí)施例中，所述的液態(tài)氣體儲(chǔ)罐2、氣動(dòng)風(fēng)機(jī)3、氣化器4另可安裝在蒸汽機(jī)車本體1的鍋爐102內(nèi)部。

如圖3所示，一種基于液態(tài)氣體驅(qū)動(dòng)的蒸汽機(jī)車系統(tǒng)的使用方法，包括如下步驟：

第一步，維護(hù)改造蒸汽機(jī)車，根據(jù)蒸汽機(jī)車的車況，對(duì)蒸汽機(jī)車的氣路系統(tǒng)進(jìn)行清潔維護(hù)，同時(shí)將蒸汽機(jī)車上的燃料煤及用于產(chǎn)生蒸汽的水全部清理干凈，然后根據(jù)使用需要，分別將液態(tài)氣體儲(chǔ)罐、氣動(dòng)風(fēng)機(jī)、氣化器、低溫泵、供液管、總氣管、風(fēng)機(jī)進(jìn)氣管、風(fēng)機(jī)回氣管及主氣管安裝到蒸汽機(jī)車的指定位置，并與蒸汽機(jī)車的氣路系統(tǒng)根據(jù)工藝進(jìn)行連接，且主氣管在連接時(shí)，構(gòu)成主氣管與蒸汽機(jī)車鍋爐連接，然后由鍋爐通過(guò)蒸汽機(jī)車進(jìn)氣道與蒸汽機(jī)車鞲鞴連接，最后通過(guò)蒸汽機(jī)車鞲鞴驅(qū)動(dòng)蒸汽機(jī)車主動(dòng)輪運(yùn)行的第一驅(qū)動(dòng)氣路；同時(shí)構(gòu)成主氣管直接與蒸汽機(jī)車進(jìn)氣道連接，然后通過(guò)蒸汽機(jī)車進(jìn)氣道與蒸汽機(jī)車鞲鞴連接，最后通過(guò)蒸汽機(jī)車鞲鞴驅(qū)動(dòng)蒸汽機(jī)車主動(dòng)輪運(yùn)行的第二驅(qū)動(dòng)氣路，且第一驅(qū)動(dòng)氣路與第二驅(qū)動(dòng)氣路相互并聯(lián)，

第二步，車輛驅(qū)動(dòng)，在完成第一步作業(yè)后即可利用液態(tài)氣體儲(chǔ)罐內(nèi)的氣體介質(zhì)對(duì)蒸汽機(jī)車進(jìn)行驅(qū)動(dòng)運(yùn)行，在進(jìn)行驅(qū)動(dòng)運(yùn)行時(shí)，首先將液態(tài)氣體儲(chǔ)罐內(nèi)的液態(tài)氣體通過(guò)供液管輸送到氣化器內(nèi)進(jìn)行氣化膨脹并形成高壓氣體，完成氣化膨脹后的高壓氣體一方面通過(guò)總氣管輸送到主氣管中，另一方面通過(guò)風(fēng)機(jī)進(jìn)氣管輸送到氣動(dòng)風(fēng)機(jī)處，在驅(qū)動(dòng)氣動(dòng)風(fēng)機(jī)運(yùn)行提高氣化器工作效率后，在通過(guò)風(fēng)機(jī)回風(fēng)管輸送到主氣管中，最后主氣管中的高壓氣體一部分輸送的蒸汽機(jī)車的總風(fēng)缸內(nèi)，作為蒸汽機(jī)車輔助系統(tǒng)動(dòng)力，另一部分根據(jù)使用需要，通過(guò)第一步中構(gòu)建的第一驅(qū)動(dòng)氣路與第二驅(qū)動(dòng)氣路中的任意一條驅(qū)動(dòng)蒸汽機(jī)車主動(dòng)輪運(yùn)行即可。

本實(shí)施例中，所述的第一步中，在液態(tài)氣體儲(chǔ)罐內(nèi)液態(tài)氣體輸送到氣化器時(shí)，根據(jù)液態(tài)氣體輸送壓力可通過(guò)低溫泵對(duì)輸送到氣化器位置的液態(tài)氣體儲(chǔ)罐內(nèi)液態(tài)氣體壓力進(jìn)行調(diào)整。

本發(fā)明在具體實(shí)施時(shí)，液態(tài)氣體儲(chǔ)罐內(nèi)的液態(tài)氣體為低溫液態(tài)空氣及低溫液態(tài)氮?dú)狻⒌蜏匾簯B(tài)二氧化碳、低溫液態(tài)氦氣等惰性氣體中的任意一種。

本發(fā)明采用低溫液態(tài)物質(zhì)代替水作為工作介質(zhì)，利用環(huán)境空氣的熱量使得低溫工質(zhì)氣化膨脹，膨脹的高壓氣體通入蒸汽機(jī)鍋爐，從而模仿替代蒸汽工作的方式，推動(dòng)蒸汽機(jī)工作，實(shí)現(xiàn)蒸汽機(jī)車不用燃煤，零排放工作。

以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理和主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說(shuō)明書(shū)中描述的只是說(shuō)明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書(shū)及其等效物界定。